预变形式静压导轨横梁的设计及应用
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图 １ ）
随着 国内军工、航 天、 电力、风能等行业 的快速
发展，很多的零件都趋 向于 大型化零件，并且要求高
质量、高生产效率加 工的需求越来越来迫切。在科技 日益飞速发展 的今天 数控大型立式车铣镗加工 中心机
其 中横梁是这种机床种 的关键 部件之一，它的结 构的刚性直接 关系到机 床加工零件的精度。 目前， 国 内的大型机床还是采 用老 的设计 方式，但是老的设计
车 削加 工，同时可实现外 圆、 内孔、平面 、斜 面、 曲
面、沟槽等 的铣削加工及镗孔、钻孔、攻丝等加 工功 能。 因为大型数控立式车铣加工 中心具有 的功能能够 满足现 在发展 的需要，并且也是 当今机床市场 的发展 趋 势，所 以越来越多 的机床生产厂 商开发车铣加工 的
机 床。大型立式车铣镗机床 主要 由几个部 分组成 （ 见
方式存在 着很 多的 问题 ，例 如 ： 横梁 的白重导致导轨 的变形，还有横梁上 的零部 件的重量也导致 了横梁 的
变形 另外在机床装 配完成 后 由于在刀具切 削时完成
的切 削力也 同样使 横梁产生变形。为 了解决 目前横 梁 存在 的弊病，我们 决定开发一种新的横梁形式来保证 机床在使 用过 程 中不会 出现上述 的问题，那就是静 压 导轨式 的横梁。
ｌ ７ ． ２ ５ ４１ ｌ７ １ ７ ４
表 １
从表 １中我们 看 出 Ｈ ３ ０这 种材料 是 非常符 合 Ｔ０ 的， 因为横 梁在机 床／ ｑ中承受 了很大的力。 Ｊ－ Ｎ
３零件导轨 形式 的确定 ．
图 ２
５横梁的预变形曲线 ．
Ｙ
Ｚ
２ 曲 和‘ 线图
Ｘ
床 身 的 燕 本 形
４ 横 梁在 整个机床中的受力情况ห้องสมุดไป่ตู้ ．
横 梁在 整 个 机床 中使 用 时 的受 力情 况 如 （ ２ 图 ）
和立柱结合面， 然后 以横梁的后面 为基准按 照钳 工划 线 找正粗加工横梁 的导轨的各面，再次 的加工横梁 的
第１期 数控机床市场 ・ ９・ １ ５
口
上下两面。根据横梁 的结构、大Ｊ ＇ 火 变形 的需 要 题而且加工的平面粗糙度和平 面度都要比多刃面铣 刀 Ｊ Ｎ ￣Ｄ 好。而且 加工不 同的平面 选用 的刀具也 是不相 同 的， 给后序留出半精加工和精加 工余量 。 单 刃面 铣 刀 ； 在加 工 １ 、６导轨 选 用的是 整体硬 质合 焖火结 束以后安排 了半精加工，根据横梁 的大小 金棒铣刀 ： 在加工 ２ 、４导轨选 用的也是单 刃面铣刀。 在加工横 梁的时候，选择在龙 门五面加 工中心 上进行 从图 ２能够 看出 １ 、３导轨 的仿形 曲线是一样 的， 加 工。在进 行半精加工的时候需要考 虑横梁 的装卡 方 应该 向横梁后面凸出 ：、 ２ ４导轨的仿形 曲线是 一样 的， 式，如果 再按照粗加工 的装卡方式进 行半精 加工就不 应该 向横梁 的上 方凸出 ：、６导轨的仿形 曲线是一样 ５ 能避免 由于横梁 自身重量带来 的变形 。所以采用了新 的，应该 向横梁的前方凸出。 的基准， 那就是 以图 ２下面为基准半精加工导轨各面， 这样选择 加工基准是 因为这样是横梁 的工作状态。但
Ｚ
二， 横梁 的加 工
考 虑横梁结构和使 用的特点，我们制定 了基本合
加 工具 有预 变形 的导轨 根据 现 有 的导 轨磨 床无 法达 理 的加 工方案，对零件 先进 行粗加工、焖火处理、半 到 横 梁 的使 用要 求， 因为导 轨磨 床 目前 只 能在 Ｚ轴 精加 工、仿形试验、精３ Ｔ。下面 就详细的介绍一下 ａ 方 向上 可 以进行 类 似 于 山形 的仿 形加 工 ，但 是横 梁 按照工艺路线排列 出来 的加工过程 ： 需 要仿 形是 “ Ｗ”形 的。所 以 目前还 没 有加 工手段 ， １零件的粗加工 ． 还是 无法避 免横梁 的受 力情 况。 按照 以横 梁的导轨平面 为基准粗 加工横梁的后面
・
５ 第１ ８・ １ 数控机床市场 期
■
身具 有承受高弯 曲应力。但是这种材料的铸造性能差， 所 示 ： 需要 进行人工实效处理。 Ｙ
２从材料的的各种力学性能上分析 ．
牌 号 抗 拉 强度 抗 剪 强度 弹性 模最
／ ａ ＭＰ ＨＴｌ Ｏ ５ ５ ８７ ５ ８．８ ＨＴ２ ０ ０ ５ ８７ ５ ８ ． ８ ＨＴ２ ０ ５ ７ ５９ ｌ ８ ． ８ ＨＴ３ ０ ０ ９ ．ｌ ７ ８１ １ ７
口
预 变 形 式 静 压 导 轨 横 桀
的 设 计 及 应 用
● 文 ／ 沈 阳第一机床厂 张述江
【 要】 本文 介绍 了一种 新的横梁 的设计及 加工 床对大型零件 一次 装夹可实现对外 圆、 内孔、端面 的 摘
方式及在加工过程 中对零件采取的一些措施。
【 关键词】仿形 加工 、预 变形 、静压导轨
ＨＴ３ ０ ５
疲 劳极 限
／ ＭＰａ
／ Ｐ Ｍ ａ
／ ａ ＧＰ ６．８ ９９
２ ３ ４ ２ ７ ７ ３ ５ ８
７ ．０ ８１８ ｌ８１７ ０ ．２ １３１２ ２ ．３
１７１７ ３ ．４
８ ．Ｏ ８１ ８ ９８ １ ７ ．２ １７１７ ２ ．６
１７１６ ４ ．９
一
、
横梁 的设 计
从横梁的结构和使 用性能上，在 设计过程 中考虑 了一下几个方面的内容 ：
１横梁材 料的选择 ．
这种 横梁的材料我们选 择了 Ｈ ３ ０ 因为这种 材 Ｔ０，
图】 １ 一立柱
４ 一横 梁
２ 一滑枕邮件
５ 一工 作 台
３ 一顶梁
６ 底 座 一
料 的主要特点为强度高、具有高 的耐 磨性而且材料本
根据横 梁 的结构 和使 用特点，我们 要求横梁 的导 轨是 静 压导轨 的， 并且 采 取 预 变形 的 方 式来 保 证 整
个 机 床 的 精 度， 并 且 在 加 工 的 时候 也 有 利 于 加 工。
如果 还 是采 用 以 前的 方式 对导 轨 进行 淬 火处 理 或是 安装 镶 钢导 轨， 导 轨 的 刚性很 好 而且 耐 磨， 但 是要
随着 国内军工、航 天、 电力、风能等行业 的快速
发展，很多的零件都趋 向于 大型化零件，并且要求高
质量、高生产效率加 工的需求越来越来迫切。在科技 日益飞速发展 的今天 数控大型立式车铣镗加工 中心机
其 中横梁是这种机床种 的关键 部件之一，它的结 构的刚性直接 关系到机 床加工零件的精度。 目前， 国 内的大型机床还是采 用老 的设计 方式，但是老的设计
车 削加 工，同时可实现外 圆、 内孔、平面 、斜 面、 曲
面、沟槽等 的铣削加工及镗孔、钻孔、攻丝等加 工功 能。 因为大型数控立式车铣加工 中心具有 的功能能够 满足现 在发展 的需要，并且也是 当今机床市场 的发展 趋 势，所 以越来越多 的机床生产厂 商开发车铣加工 的
机 床。大型立式车铣镗机床 主要 由几个部 分组成 （ 见
方式存在 着很 多的 问题 ，例 如 ： 横梁 的白重导致导轨 的变形，还有横梁上 的零部 件的重量也导致 了横梁 的
变形 另外在机床装 配完成 后 由于在刀具切 削时完成
的切 削力也 同样使 横梁产生变形。为 了解决 目前横 梁 存在 的弊病，我们 决定开发一种新的横梁形式来保证 机床在使 用过 程 中不会 出现上述 的问题，那就是静 压 导轨式 的横梁。
ｌ ７ ． ２ ５ ４１ ｌ７ １ ７ ４
表 １
从表 １中我们 看 出 Ｈ ３ ０这 种材料 是 非常符 合 Ｔ０ 的， 因为横 梁在机 床／ ｑ中承受 了很大的力。 Ｊ－ Ｎ
３零件导轨 形式 的确定 ．
图 ２
５横梁的预变形曲线 ．
Ｙ
Ｚ
２ 曲 和‘ 线图
Ｘ
床 身 的 燕 本 形
４ 横 梁在 整个机床中的受力情况ห้องสมุดไป่ตู้ ．
横 梁在 整 个 机床 中使 用 时 的受 力情 况 如 （ ２ 图 ）
和立柱结合面， 然后 以横梁的后面 为基准按 照钳 工划 线 找正粗加工横梁 的导轨的各面，再次 的加工横梁 的
第１期 数控机床市场 ・ ９・ １ ５
口
上下两面。根据横梁 的结构、大Ｊ ＇ 火 变形 的需 要 题而且加工的平面粗糙度和平 面度都要比多刃面铣 刀 Ｊ Ｎ ￣Ｄ 好。而且 加工不 同的平面 选用 的刀具也 是不相 同 的， 给后序留出半精加工和精加 工余量 。 单 刃面 铣 刀 ； 在加 工 １ 、６导轨 选 用的是 整体硬 质合 焖火结 束以后安排 了半精加工，根据横梁 的大小 金棒铣刀 ： 在加工 ２ 、４导轨选 用的也是单 刃面铣刀。 在加工横 梁的时候，选择在龙 门五面加 工中心 上进行 从图 ２能够 看出 １ 、３导轨 的仿形 曲线是一样 的， 加 工。在进 行半精加工的时候需要考 虑横梁 的装卡 方 应该 向横梁后面凸出 ：、 ２ ４导轨的仿形 曲线是 一样 的， 式，如果 再按照粗加工 的装卡方式进 行半精 加工就不 应该 向横梁 的上 方凸出 ：、６导轨的仿形 曲线是一样 ５ 能避免 由于横梁 自身重量带来 的变形 。所以采用了新 的，应该 向横梁的前方凸出。 的基准， 那就是 以图 ２下面为基准半精加工导轨各面， 这样选择 加工基准是 因为这样是横梁 的工作状态。但
Ｚ
二， 横梁 的加 工
考 虑横梁结构和使 用的特点，我们制定 了基本合
加 工具 有预 变形 的导轨 根据 现 有 的导 轨磨 床无 法达 理 的加 工方案，对零件 先进 行粗加工、焖火处理、半 到 横 梁 的使 用要 求， 因为导 轨磨 床 目前 只 能在 Ｚ轴 精加 工、仿形试验、精３ Ｔ。下面 就详细的介绍一下 ａ 方 向上 可 以进行 类 似 于 山形 的仿 形加 工 ，但 是横 梁 按照工艺路线排列 出来 的加工过程 ： 需 要仿 形是 “ Ｗ”形 的。所 以 目前还 没 有加 工手段 ， １零件的粗加工 ． 还是 无法避 免横梁 的受 力情 况。 按照 以横 梁的导轨平面 为基准粗 加工横梁的后面
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５ 第１ ８・ １ 数控机床市场 期
■
身具 有承受高弯 曲应力。但是这种材料的铸造性能差， 所 示 ： 需要 进行人工实效处理。 Ｙ
２从材料的的各种力学性能上分析 ．
牌 号 抗 拉 强度 抗 剪 强度 弹性 模最
／ ａ ＭＰ ＨＴｌ Ｏ ５ ５ ８７ ５ ８．８ ＨＴ２ ０ ０ ５ ８７ ５ ８ ． ８ ＨＴ２ ０ ５ ７ ５９ ｌ ８ ． ８ ＨＴ３ ０ ０ ９ ．ｌ ７ ８１ １ ７
口
预 变 形 式 静 压 导 轨 横 桀
的 设 计 及 应 用
● 文 ／ 沈 阳第一机床厂 张述江
【 要】 本文 介绍 了一种 新的横梁 的设计及 加工 床对大型零件 一次 装夹可实现对外 圆、 内孔、端面 的 摘
方式及在加工过程 中对零件采取的一些措施。
【 关键词】仿形 加工 、预 变形 、静压导轨
ＨＴ３ ０ ５
疲 劳极 限
／ ＭＰａ
／ Ｐ Ｍ ａ
／ ａ ＧＰ ６．８ ９９
２ ３ ４ ２ ７ ７ ３ ５ ８
７ ．０ ８１８ ｌ８１７ ０ ．２ １３１２ ２ ．３
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８ ．Ｏ ８１ ８ ９８ １ ７ ．２ １７１７ ２ ．６
１７１６ ４ ．９
一
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横梁 的设 计
从横梁的结构和使 用性能上，在 设计过程 中考虑 了一下几个方面的内容 ：
１横梁材 料的选择 ．
这种 横梁的材料我们选 择了 Ｈ ３ ０ 因为这种 材 Ｔ０，
图】 １ 一立柱
４ 一横 梁
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５ 一工 作 台
３ 一顶梁
６ 底 座 一
料 的主要特点为强度高、具有高 的耐 磨性而且材料本
根据横 梁 的结构 和使 用特点，我们 要求横梁 的导 轨是 静 压导轨 的， 并且 采 取 预 变形 的 方 式来 保 证 整
个 机 床 的 精 度， 并 且 在 加 工 的 时候 也 有 利 于 加 工。
如果 还 是采 用 以 前的 方式 对导 轨 进行 淬 火处 理 或是 安装 镶 钢导 轨， 导 轨 的 刚性很 好 而且 耐 磨， 但 是要
